煤炭工业智能化精选(十四篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的14篇煤炭工业智能化，期待它们能激发您的灵感。

篇1

煤矿智能化开发是煤炭工业技术创新的重要方向，也是煤炭工业转型升级发展的必然要求。目前，煤矿智能化开发既面临诸多机遇，也面临严峻挑战。

1、煤炭工业转型升级发展的需要  在当前推动供给侧改革和行业发展面临困局的条件下，煤炭行业必须依靠科技创新走出一条转型升级发展之路。煤炭行业要实施创新驱动发展战略，推动煤炭生产、消费、技术和体制革命，加强国际合作，推动行业发展从高强度资源投入型、劳动密集型发展向资源节约型、人才技术密集型和两化深度融合型转变。随着煤矿机械化、信息化和自动化程度的提高，通过持续提高煤矿开采技术装备水平，实现煤矿安全、绿色、高效、智能生产是必然趋势。

2、保障煤矿安全生产的需要   “减人促安”和“无人则安”被广泛认同，通过提升煤矿机械化、自动化、信息化、智能化水平，可在提高煤炭生产效率的同时显著提升煤矿安全生产水平。为此，国家安全监管总局组织开展了“机械化换人、自动化减人”科技强安专项行动，了《关于减少井下作业人数提升煤矿安全保障能力的指导意见》，在煤矿领域重点推动煤（岩）巷掘进机械化自动化、煤矿综采工作面机械化自动化、煤矿井下辅助运输自动化、煤矿生产保障系统智能监测控制，大力提高煤矿生产的“四化”水平，保障煤矿安全生产形势持续稳定好转。

3、煤矿高端技术装备投入面临困局    当前，煤炭总量控制取得初步成效，市场供大于求的态势有所缓解，企业效益有所好转。但是，我国煤炭产能严重过剩、供大于求的趋势目前没有根本改变，煤炭经济低位运行的态势短期内也较难改变，煤炭市场仍存在较大的不确定和不稳定性因素。煤炭企业在前期经济效益普遍下滑亏损条件下，债务问题严重，资金周转困难，科技投入难以保证，煤矿技术装备的经济性和实用性成为煤炭企业关注的重点。

4、煤矿智能化技术瓶颈仍待攻克    煤矿智能化技术装备对煤层赋存条件要求相对苛刻，技术装备适应性亟待加强。尽管近年来我国在井工煤矿智能化开发技术装备领域取得较大进展，但仍然存在诸多技术瓶颈尚未攻克。如电牵引采煤机具备了远程控制、温度压力监测和过负荷降速等功能，但在智能调高、自动化控制及可靠性等方面仍存在差距。液压支架在最大高度、工作阻力等方面领先于国外产品，但可靠性和智能化水平仍与国外先进水平存在差距。岩巷掘进机机电一体化程度大幅度提升，但在硬岩截割工况识别、智能判断、截割转速和切深智能调速等方面还与现场需求存在差距。

二、煤矿智能化开发急需突破的核心技术

《能源技术革命创新行动计划（2016-2030年）》指出，2030年要实现智能化开采，重点煤矿区基本实现工作面无人化，巷道集中控制，全国煤矿采煤机械化程度达到95%以上，掘进机械化程度达到80%以上。为确保规划目标的实现，有必要针对井工煤矿开采的重点领域和薄弱环节开展技术装备研发。当前急需突破的核心技术主要包括以下几个方面：

1、信息精准感知技术   地质条件、开采条件、设备状态的精准感知是实现煤矿智能化开发的重要前提，重点攻克地质掉件超前精细探测、开采条件实时预测与处置、设备位置及姿态精准感知等技术。

2、设备智能控制技术   工作面设备智能控制是煤矿智能化开发的核心，重点攻克液压支架围岩耦合自适应控制、煤岩界面智能识别、煤岩高效自适应截割、多机协同控制、故障智能诊断处理等技术。

3、稳定性可靠性技术    装备运行的稳定性和可靠性是煤矿智能化开发的关键，重点研究关键元部件失效模式与故障机理，构建关键部件及系统可靠性评价体系，攻克关键元部件材料和制造工艺，为工作面自动化、智能化和无人化提供可靠保障。

篇2

【关键词】 煤矿机械 现状 机电一体化 智能化

在我国的能源结构中，煤炭资源仍占据相当重要的地位，在整个能源结构中约占60%，而且在一个相当长的时间内，煤炭资源将仍是我国能源消费的主要部分。2007年，我国煤炭产量为25.23亿吨，尽管产量位居世界第一，但仍然出现煤炭产量相对紧张的趋势，呈供小于需的现象，从而制约了我国国民经济的发展。现以我国煤炭矿山机械设备为分析研究对象，分析煤矿机械设备使用、研发中存在的问题；根据煤矿机械设备使用、研发现阶段存在的问题，指出煤矿机械设备的发展与展望。

1 我国煤矿机械的现状

经过几十年的发展，我国煤炭工业取得了长足的进步，且煤矿机械的制造、使用也取得了较大的成绩。随着经济的发展和对煤炭资源的需求的增加，我国的煤矿机械逐渐暴露出很多不尽如人意的问题。

1.1 设备体积过大、笨重

体积大、重量大是煤矿机械设备最大的特点。以单体液压支柱为例，每根重量在60～80Kg，体质稍差的工人单独根本无法处理；而液压支架、采煤机等大型设备更是在数吨以上。设备过于笨重，不但导致运转不灵活，而且使设备的搬迁受到限制，从而限制生产能力的发挥。此外，煤矿机械还存在着能耗大、使用寿命短、国产化低等诸多问题。

1.2 适应性差

在我国矿山中，部分矿井实现了机械化采煤，但部分矿井仍采用放炮落煤，这不仅不利于煤炭块度的保持且容易导致瓦斯、顶板事故的发生，对井下工人的生命安全也造成严重危害。纠其原因是因为煤矿机械对地质条件的适应性很差，地质条件稍有变化，现有机械化设备就无法展开使用，从而造成煤矿机械化水平的落后，制约煤矿生产能力的提高。

1.3 智能化低

当今世界是一个智能化的世界，各个行业的现代化、智能化都在不断提高。但是，我国煤炭行业的现代化水平明显滞后于时代的发展，特别是煤矿机械更是可怜，大部分机械设备仍是机械动力或机械控制，仅有少数小型设备实现了数字化和智能化，这必定成为制约我国煤矿生产能力提高的瓶颈。

1.4 生产能力受束缚

目前，我国煤炭产量已经达到了25.23亿吨，但与满足国民经济发展需要的煤炭资源还有很大差距，而其中部分煤炭资源是矿井超产增加的产量；如按正常煤矿机械生产能力定产生产，则年煤炭产量将远远小于这一值。同时，在我国煤矿生产现场，单工作面产量500万吨/年的矿井仍为数不多，这也多受煤矿机械设备生产能力的束缚所致。

2 煤矿机械目前发展面临的问题分析

2.1 煤矿机械的自主研发能力仍然不够强

我国是世界上生产煤炭资源的大国之一，但是我国也是煤炭资源消耗大国。因此煤矿机械的研发制造也应该随之发展，为煤炭资源的有效开发利用提供强有力的后盾保障。但是我国煤矿机械制造规模虽然得以有效的扩大，但是竞争能力却比较薄弱，仍旧有很多的核心技术依靠于国外的先进技术。我国具备自主知识产权和核心技术的产品仍旧很少，并且对引进的核心技术仍旧停留在基础的模仿层面。没有对引进的先进技术进行研究分析和研发应用，这就难以形成自主研发的良好氛围。并且我国的制造工艺技术相对于发达国家来讲相对落后，具备很大的发展空间，如果制造工艺技术能够有效的得以提高就会大幅度提升煤矿机械的发展能力。

2.2 我国煤矿机械设施的主要性能指标仍旧比较落后

相较于发达国家对煤矿机械制造企业对基础元件的理论研究，我国则只是追逐实际的应用技术对基础的理论研究反而不重视，这就导致了在引进的核心技术应用上，我国煤矿机械也只是简单的仿制外观对其相应的理论基础都视而不见，这就造成我国煤矿机械某些基础原件可靠性不高，使我国的煤矿机械设备在安全可靠性和使用寿命上都存在极大的隐患并且难以满足大型煤矿的生产效率的要求。

2.3 对煤炭机械企业的挑战

进入21世纪，我国煤炭工业快速发展。煤炭工业是我国重要的基础产业，我国的煤炭产量已是世界第一位，是煤炭生产大国，现在我国煤炭工业已具备了设计、施工、装备及管理千万吨露天煤矿和大中型矿井的能力。现代化综采设备、综掘设备和大型高效露天剥、采、运、支成套设备在大中型煤矿大量使用。据悉我国煤炭行业将对工业结构进行调整，大力整合、改造现有煤矿、关闭小煤矿、淘汰落后的生产能力，加快大型煤炭基地和现代化大型煤矿的建设，这为我国矿山机械企业的发展提供了良好的机遇。

煤炭开采主要工序：井下综采重点设备-井下综掘设备-全自动刨媒设备-矿井提升设备-露天矿井开采成套设备-煤炭洗选加工设备，显示出对矿山机械的需求量很大。另外，随着煤炭工业大力发展和推广洁净煤技术，煤的焦化、液化、气化等二次转化设备也必将得到迅速发展，开发研制大型炼焦设备、大型煤液化容器，大型煤气化炉势在必行。为此，矿山机械企业要抓住目前我国产业结构调整和企业深化改革之机，在国家政策的指导下加快矿山机械企业改组、联合、兼并、破产、重组和股份制改革的步伐，组建以矿山机械制造企业为主体，有煤炭生产企业入股、科研院所参与的大型矿山工程装备集团，形成具有制造和开发能力、工程成套能力、有创新能力的企业实体。把企业建成具有市场竞争能力和抗风险能力的现代化矿山工程企业集团，努力向煤矿提供成套设备，减少用户的风险，为我国煤炭工业的发展做出积极贡献。

3 机械设备的发展趋势

提高煤炭产量，是我国国民经济持续发展的需要；尽快实现煤矿现代化，是社会发展的需要；实现煤矿机械设备现代化、智能化是煤矿工人的热切需要。因此，煤矿机械设备如何发展，成为事关煤炭行业兴衰成败的重中之重。

3.1 使用灵活化

矿山机械设备的灵活化是指机械设备的适应性强，一台机械设备可以适应多种复杂的地质条件和矿井生产条件。如能够实现矿山机械设备的灵活化，则赋存条件较差的煤矿的生产能力也将被极大挖掘，从而提高整个煤炭行业的生产能力。

3.2 功能综合化

这里的综合化是指机械设备功能的综合化，即实现一台设备多项功能的综合。如煤电钻功能与凿岩机械功能的综合、单体液压支柱与顶梁功能的综合等。实现机械设备功能综合化，有利于节约人力资源、有利于提高设备的利用效率、有利于煤矿机械设备生产能力的发挥。

3.3 设备的国产化

煤矿机械经过几十年的发展，取得了相当大的成绩，常用设备基本实现了现代化。但是一个高精度、大能力、高技术的设备仍不能实现国产化，从而制约煤矿机械的发展。因此实现矿山设备的全部国产化也将是我国煤矿行业的发展趋势之一。

3.4 煤矿机械朝着煤矿机电一体化的发展趋势

随着煤炭资源重要性的显现，我国在提高煤炭产量的同时也要对煤矿机械设备进行相应的改善。就目前而言，传统的煤矿机械已经难以满足煤炭开采的需要，机电一体化在煤矿机械中的应用越来越显现出了独特的优势，煤矿机械机电一体化的创新能够大幅度的提升原有的煤矿机械操作水平，使煤炭资源的采掘、运输都向机电一体化的方向发展，保证煤炭资源的开发能够更加具有效率并且还能够增强其安全保证。提高煤炭产量，是我国国民经济持续发展的需要；尽快实现煤矿现代化，是社会发展的需要；实现煤矿机械设备现代化、智能化是煤矿工人的热切需要。因此，煤矿机械设备如何发展，成为事关煤炭行业兴衰成败的重中之重。矿山机械设备的灵活化是指机械设备的适应性强，一台机械设备可以适应多种复杂的地质条件和矿井生产条件。如能够实现矿山机械设备的灵活化，则赋存条件较差的煤矿的生产能力也将被极大挖掘，从而提高整个煤炭行业的生产能力。

3.5 煤矿机械呈现智能化的发展趋势

煤矿机械制造技术正在不断的由传统制造技术向先进制造技术发展，智能化的操作系统也是一门新兴技术，其自身的优越性使其使用和发展领域在不断的扩大，把智能化应用于煤矿机械也具有无穷的生产力，因此应该注重把这些新型科技有机的组合起来，保证煤矿机械的操作控制系统能够更加精确和智能化，使煤矿机械设备能够运行的更加协调，使其在煤炭资源的开采中得到有效的利用，在提高煤炭资源产量的同时还能大大增强其安全可靠性。这里的综合化是指机械设备功能的综合化，即实现一台设备多项功能的综合。如煤电钻功能与凿岩机械功能的综合、单体液压支柱与顶梁功能的综合等。实现机械设备功能综合化，有利于节约人力资源、有利于提高设备的利用效率、有利于煤矿机械设备生产能力的发挥。现阶段，社会在飞速发展；各行各业都在迅速的实现现代化、智能化。煤炭机械也不例外，也应该紧跟时代潮流，尽快实现。

4 结语

随着计算机和传感器技术的推广应用，新材料、新工艺的不断发展，煤矿机械将向着大型化、智能化的方向发展。高新技术是煤矿机械的发展趋势，技术创新是煤矿机械的生命。面对煤矿现代化、科学化生产的需要，煤矿机械将实现电子化、自动化成为有头脑（计算机控制），有知觉（传感系统），有血液（液压系统），有心脏（驱动装置），有骨骼（传动、支撑机构）的机电液一体化系统。随着科学技术水平的进步和国家对煤矿机械设备研发能力的投入的增大，煤矿机械设备的发展必将走上科学化的发展之路。

参考文献：

[1]王增强.陕西煤炭机械装备制造业发展现状、机遇及展望[J].煤炭经济研究，2010（05）.

篇3

关键词：智慧煤矿；智能化开采技术；发展方向；经济效益

1.引言

智能煤矿和智能采矿技术的出现可以显著提高煤矿的开采效率，并解决采矿阶段的一些困难。实际上，智能煤矿和智能采矿技术是将各种先进技术结合起来，以实现智能，安全，高效的生产方式，这是我国煤矿发展的主要目标。此外，智能煤矿和智能采矿技术的发展可以有效地控制煤矿的生产阶段，识别和消除煤矿中可能存在的缺陷，从而减少了生产中断的可能性和煤炭资源的浪费获得良好的经济效益并确保安全。

2.智慧煤矿分析

智能煤矿是我国煤矿发展的新局面，也是我国硬煤健康稳定发展的基础。智能煤矿基本上结合了各种技术，以形成数据链路和数据中心的标准，完整而全面的感知系统以及强大的服务平台。具体内容在下面进行了分析和详细说明。（1）智能煤矿主要集成了物联网、计算机、大数据和人工智能技术等先进技术，可以使煤矿的变化更加智能化和自动化，从而提高煤矿的效率。（2）现阶段发展智能煤矿也符合我国的环境要求，有效地实现了环境友好的经营方式。此外，智能煤矿还根据实际采矿和生产条件创建了各种平台系统，例如：综合控制平台、地下煤矿定位和导航平台、矿井运输信息平台、视频监控和3D场景平台、灾难意识和报警平台、无人工作系统智能控制平台等；每个系统都是在线的。这可以为各种任务的开发提供相对有利的环境。

3.技术发展

智能采矿技术包括许多要素，例如：精确定位系统技术、现场识别技术（如图1）、数据分析技术、视频监视技术等。因此，在智能采矿技术的发展中需要进行各种研究，综合考虑塑造综合发展并获得良好的经济效益。(1)精准定位系统技术在煤矿开采过程中，进行精确的定位工作非常重要，以确保按照生产计划充分开发和实施安全开采。在煤矿中，由于煤矿环境复杂以及电磁信号的接收特性差，难以实现定位和导航。在精密定位系统技术的发展中，它主要是基于GIS定位系统来集成各种先进技术，例如：复杂磁场环境下的导航技术、本地定位和导航芯片技术、地下高速无线技术、精确的地下定位技术和地下障碍物的预防技术等可以使定位系统技术更加准确，确保各种煤矿开采作业的顺利开展，并取得良好的经济效益。(2)现场环境检测技术由于煤矿所在地相对复杂，湿度恒定，这将对煤矿的发展产生一定的影响，甚至造成安全事故。但是，在智能采矿技术的发展中，通过在现场环境检测技术中使用环境检测、振动检测等功能，可以将矿场的异常或危险点以及识别信息和数据快速加载到其中。因此，调度中心为提高煤矿企业的安全做出了贡献。此外，环保意识技术的发展需要考虑工程功能之间的关系，以确保技术的准确性，并鼓励将该技术应用于更具挑战性的采矿环境。(3)数据分析技术数据分析技术是智能采矿的关键部分，因为智能煤矿由不同的平台操作系统组成（如图2所示）。因此，对诸如实际操作平台和技术平台之类的数据和信息进行分析非常重要。在应用数据分析技术时，主要是使用传感器收集数据和信息以及确定数据分析的有用性。同时，利用此数据，可以有效地分析和提取煤矿开采的相关信息，并将其应用于煤矿开采，以确保煤矿开采的效率和实施智能煤矿开采模式。另外，通过使用数据分析技术，可以为相关人员执行各种任务，从而使工作相对方便，准确地了解采矿问题并及时解决，以确保各项任务的顺利进行。(4)视频监控技术尽管我国的煤炭开采业在发展过程中获得了技术和设备方面的大量资金支持，但由于某些因素，仍然存在一些会影响生产效率的问题。但是，由于使用了视频监控技术，指挥中心的闭路电视系统可用于实时监控煤层倾角的变化并随时分析其结果，从而可以发现事故，处理并解决，以减少事故数量。同时，视频监控技术的使用使了解煤矿的具体情况以及使用传感器进行实时研究成为可能。如果情况需要，可以使用手动干预来有效解决问题。确保并提高生产效率，以此带来良好的经济效益。

4.发展的主要方向

发展智能煤矿和智能采矿技术的主要目的是将各种技术形式融入其中，逐步完善智能化，自动化采矿方式，取得良好的经济效益和生产效率。以下是对智能煤矿和智能采矿技术发展方向的分析和解释。（1）实际上，在智能煤矿和智能采矿技术的发展中，已经根据煤层的地质条件和现状发展了相对较高的检测技术、分析技术和监测技术。根据煤矿开采情况，制定采矿计划，以确保所有任务顺利进行。同时，使用各种先进技术可以有效降低成本，查明危险区域和生产缺陷，并避免各种异常现象。（2）针对特定，复杂的生产现象，可以自动识别智能煤矿和智能采矿技术，可以有效地实施统一的远程控制操作，并可以加强不同国家的设备连接以提供情报。（3）使用智能煤矿和智能采矿技术还可以减少煤炭资源的大量消耗，实行环境友好的运营模式，并鼓励煤炭工业呈现健康，可持续发展的模式。此外，在发展智能煤矿和智能采矿技术方面，可以相应地调整工地条件，及时纠正异常现象，减少事故发生次数，确保安全生产方法的实施。

5.总结

本文简要介绍了智能煤矿的相关内容，并从不同的角度和方向分析和概述了智能煤矿和智能采矿技术的发展方向。以此证明智能煤矿和智能采矿技术是最重要的。采矿技术的实用性及其实际效果使该行业向环境无害和健康的方向发展，并取得了良好的经济效益。

参文文献

[1]王国法,杜毅博.智慧煤矿与智能化开采技术的发展方向[J].煤炭科学技术,2019,47(01):1-10.

[2]王国法,赵国瑞,任怀伟.智慧煤矿与智能化开采关键核心技术分析[J].煤炭学报,2019,44(01):34-41.

[3]王国法,刘峰,庞义辉,任怀伟,马英.煤矿智能化——煤炭工业高质量发展的核心技术支撑[J].煤炭学报,2019,44(02):349-357.

[4]王国法,刘峰,孟祥军,范京道,吴群英,任怀伟,庞义辉,徐亚军,赵国瑞,张德生,曹现刚,杜毅博,张金虎,陈洪月,马英,张坤.煤矿智能化(初级阶段)研究与实践[J].煤炭科学技术,2019,47(08):1-36.

[5]程建远,朱梦博,王云宏,岳辉,崔伟雄.煤炭智能精准开采工作面地质模型梯级构建及其关键技术[J].煤炭学报,2019,44(08):2285-2295.

篇4

[关键词]：煤矿数字化；发展现状；关键技术

中图分类号：X752 文献标识码：A 文章编号：

引言

进入21世纪以来，信息技术的快速发展和浪潮般的推广应用，为矿山企业带来了机遇，也带来了压力。一方面，随着矿产资源消费的急剧增长和开采加工难度的日益增大，促使采矿逐渐走向数字化和智能化；另一方面，随着计算机技术、网络技术、数据库技术、自动化技术、传感器技术、数字视频技术和现代管理技术的发展，煤矿信息化正向信息扩展、高度集成、综合应用、自动控制、预测预报、智能决策的方向发展。煤矿企业对信息化建设越来越重视，且大部分建设了以光缆为基础的高速企业网，开发了管理信息系统、采矿生产运输自动化系统、生产调度监控系统 与internet网对接并建立了网站系统。特别对于井工矿企业，如何去创新出自己的数字化管理之路，已经越来越成为一个重要和迫切的研究课题。

煤矿数字化简介及意义

煤矿数字化，又称数字矿山，是由数字地球的定义延伸而来，即在矿山范围内以三维坐标信息及其相互关系为基础而组成的信息框架，并在该框架内嵌入所获得的信息的总和。煤矿所能获取的信息可划分为固有信息和动态信息2个层面，固有信息包括矿井原始数据(地质、测量、钻孔)和煤层、围岩、井巷等地质体空间信息；动态信息包括采掘、通风、运输、供电、给排水等生产系统网络及其装备信息，生产过程中产生的信息(设备状态、环境、人员)，专业分析辅助决策信息，生产经营管理信息。这些信息在煤矿地质勘探、规划设计、建井施工、生产经营管理各环节中产生,具有持续产生、共享利用、多源异构的特征，所以分析矿山信息的构成、产生过程、获取手段、表现方式,建立矿井基础信息数据仓库，开发数字矿山基础信息平台，实现矿井固有信息和内嵌动态信息的认知、获取、表达、处理、共享、可视化、传输和使用等过程的数字化是建设煤矿数字矿山的主要内容，最终发展目标是实现矿山资源与开采环境数字化、技术设备智能化、生产过程控制可视化、信息传输网络化、生产管理与决策科学化。

数字化矿山建设过程是提高生产经营管理水平、转换经营机制、促进管理现代化、建立现代企业制度、 提高经济效益、 促进安全生产的完善过程；也是煤炭行业实现跨地区、跨行业和实施大集团战略、走可持续化发展道路的技术保障。煤炭工业数字化建设， 可提高煤矿企业安全管理的预测预判和预防预控能力， 推动安全从静态管理向动态管理、从被动管理向主动管理、从程序管理向工序管理的转变， 是保障煤矿安全生产的必然选择和重要途径。

煤矿数字化发展现状

我国的煤炭工业是国民经济重要的基础产业，但与国际上发达国家相比，我国煤炭企业普遍存在两个方面的不足：一是煤矿总体装备技术水平，尤其是系统的整体有效性、信息化水平不高；二是煤矿生产事故较多，造成国家财产和人民生命的严重损失。我国煤炭工业数字化进程起步较早，但 90 年代煤炭行业整体经济效益下滑， 数字化进程极大受挫。随着煤炭行业的复苏，煤炭企业数字化意识有了很大的提高，数字化管理体系、信息安全体系逐渐形成，数字化技术创新进展较快，数字化基础设施建设步伐加快。

从煤矿数字化的内涵和发展目标来看，实际上目前我国煤矿完全意义上的数字化还没有建成，究其原因主要有以下几个方面：（1）煤矿数字化是一个复杂的巨系统,涉及煤矿地质勘探、规划设计、建井施工、安全生产、经营管理的全过程，许多信息需要持续利用共享，然而各环节信息化方式和水平不同，数据格式兼容性差，信息不能重复利用，信息孤岛现象严重；（2）我国煤矿数字矿山仍处于初级发展阶段，成熟的能够统一管理和集成空间信息、实时动态信息和管理信息的基础平台还未见报道，分析原因主要与开发商所涉及专业有关。目前，直接推动煤矿数字矿山发展的相关专业开发商有3类：一类为煤矿地质测量系统开发商，他们从早期的矢量化成图系统，逐步发展完善成具有煤矿专有功能的地质测量系统，有的还集成了一定的管理功能，这类开发商自称是数字矿山的领跑者；其次是煤矿自动化系统集成商，他们从早期的煤矿安全监测系统，发展到今天集成的全矿井综合自动化系统，将矿井各生产环节的实时信息掌握在手，这类开发商自称是数字矿山的实践者；第三类是煤矿信息管理的开发商，他们从煤矿办公自动化、运销、设备及劳资等管理模块入手，将煤矿各业务科室的管理流程信息化。由于这3类开发商涉及煤矿不同的业务部门，各自所采取的技术路线、应用平台千差万别，造成目前各类系统难以整合、信息资源无法共享,很难形成统一的空间信息、实时信息和管理信息平台；（3）在技术层面能承载数字矿山海量信息平台的技术首选3DGIS，而3DGIS理论与煤矿对数字矿山适用性的客观需求差距较大。数字矿山需要3DGIS作为框架支撑技术，而3DGIS技术只在三维可视化渲染引擎方面比较成熟，在通用的三维建模算法、三维空间分析、三维空间信息存储引擎等关键技术方面仍在探究阶段，通用的商用3DGIS平台还没有出现。但煤矿建设数字矿山不仅要求可视化地进行三维模拟和虚拟再现矿井生产环境及相关现象，更主要是能够仿真化地模拟分析矿井采煤、掘进、供电、运输、通风、给排水等生产系统运行过程和灾变过程，实时采集相关环境与工况参数,按照各业务系统的运行原理进行空间分析，最后实现自动化地预警矿井灾害和启动安全预案，为安全生产起到真正的辅助决策作用，由此可见,3DGIS支持与实际需求有一定差距；（4）煤矿所处的环境复杂、不确定因素多、相关专业多、生产系统工艺复杂、技术设备智能化水平低、采掘现场的许多工况参数尚无法获取,这些都制约数字矿山的发展。

从以上分析可见，我国煤矿数字矿山的发展并不是一朝一夕的事情，需要各专业协同发展，需要解决技术设备智能化、3DGIS支撑技术、不同来源信息的自动采集技术、多源异构信息的集成融合技术、三维建模及可视化技术、空间和属性数据的集中或分布组织管理及共享技术、基础信息的分析处理、基础信息的工程应用等关键技术。这些技术发展并不平衡，有一个逐步发展的过程，所以数字矿山的建设也需要循序渐进地推进。根据煤矿客观需求和当前技术水平，笔者认为构建以矿山空间信息描述为主框架，整合煤矿安全生产实时信息和管理信息的煤矿数字矿山基础信息平台是数字矿山发展之路的一个里程碑。制定数字矿山信息描述标准和面向第三方的标准接口已成为各类开发商的共识。

4技术路线

4.1信息规范和接口标准

数字矿山包含矿井范围内所有信息的集合。其必是一个多源异构的集成平台，研究平台内信息的定义、描述标准和规范，以及各系统间的接口技术规范是数字矿山优先要研究的内容。因此，制定我国数字矿山的信息规范和接口标准是数字矿山健康发展的关键。

设备智能化

终端设备的智能化是指该设备具有完备的检测( 设备的运行参数和空间位置) 和控制执行功能，并能通过接口与第三方进行信息交互，随着技术的发展，矿井装备智能化有了一定的改善，但总体水平比较低，矿井生产的主要设备如综采和综掘成套装备的电控智能化只在电液控制方面有所突破，综采工作面的采煤机、刮板输送机、转载机等主要设备智能化程度较低，相关工况参数难以获取。主要设备的智能化是数字化矿山基础。

高速传输网络

由于煤矿生产包含采掘、运输、提升、供电、通风和排水等多个环节，就决定了矿井监测、控制子系统异构的特征，集成和整合子系统需要统一的传输平台，而可靠稳定的矿井高速网络是传输平台的首选。随着信息技术发展，工业以太环网、无源光网络 ( GEPON) 、SDH 等技术广泛应用于煤矿，承担矿井数据、图像和语音的实时传输任务，但工作面、掘进巷道等地方是网络覆盖和高速接入的难点，这些地方恰恰是数字矿山信息的重要节点，高速接入、传输这些节点的信息目前是矿井高速网络的短板。因此，矿井末端节点的高速接入和传输技术是数字矿山研究的重点，各种无线传输技术 ( WIFI、ZigBee) 、光纤传感器网络技术、专业现场总线技术的研究已成为研究的热点。

多源异构数据的集成和共享

把不同来源的基础数据通过XML、Web Services 等技术集成融合在煤矿数字矿山基础信息平台，通过建立基础信息平台数据中心的矿用对象管理中心，以矿用对象库的形式共享空间数据和实时数据，供矿井可视化、各业务应用系统使

用。重点要解决数据的存储引擎、数据的访问机制问题。

4.5 基于3DGIS的矿井综合信息管理平台

数字矿山必须建立具有矿山特征的专业 3DGIS平台，重点解决三维空间模型描述方法、三维模型数据存储管理引擎、可视化渲染引擎、三维空间场景要素组织管理、模型交互编辑操作、通用基本要素建模算法、空间基本分析等技术问题。

首先应用三维地理信息技术建立的复合地质数据库和矿井真三维空间地质模型建立生产管理信息系统、地质测量子系统、矿井三维空间地质建模、信息查询及输出模块、采掘信息管理子系统、生产与矿井储量分类统计数据输出模块、运输及生产保障信息子系统。拟采取的技术路线为：①从矿区层面的地测空间数据入手，按空间数据的几何特征和业务门类进行分类组合，并按国标和行业标准，建立统一的编码系统。②根据业务门类或指定主题，按照“不重不漏、留有余地”的原则，规划、构建矿区层面的数据仓库。每一个主题可对应一个子仓库，如地质、采矿、运输及保障等，每一个子仓库可与一个或几个分布在各矿的操作型数据库相连。③不论某空间要素分布在何处，也不论其原始记录数字化与否，皆应通过信息平台的构建，使每一个地测空间要素都对应一个体现上述综合特征的标识码。该标识码及其对应的空间要素的所有信息可以分布式地存放在己有的操作型数据库中，也可以存放在新建的数据子仓库或矿区层面的数据仓库中。④凭借数据仓库特有的“向下探察技术”，首先要能够根据标识码从散布在数据仓库里的海量数据中“找到”所需数据，然后通过适当的数据转换机制“打开”该数据，使之能为特定的研究目标所用。⑤根据三维GIS理论和方法，运用空间分析、虚拟现实、WebGIS等技术，构建真三维空间实体模型，动态模拟地质体变化、采掘过程、运输过程。⑥建立多维地测绘图系统。⑦建立数据仓库及处理结果的网上数据接口、界面，使用户不仅能通过网络实现二维或三维的显示和输出,而且可以借助多维地测绘图系统实现快速成图。

基础数据专业分析处理

数据必须经过处理才能增值利用，所以数字矿山必须支持丰富的数据处理方法库，一般处理方式有数据本身的统计分析、数据挖掘和专业处理分析。专业分析处理需要研究采掘、供电、运输、通风、给排水等各生产子系统的工作运行原理，然后研究建立相关数学模型 ( 比如通风网络解算) ，制订良好的访问接口，为其他应用系统服务。

业务应用系统开发

数字矿山通过开发丰富的业务应用系统体现其实用价值，业务应用系统开发需要研究具体业务的数据使用流程，对数据专业分析处理的时机、数据可视化的方式等，另外更重要的是要考虑用户操作界面的友好性和功能的适用性，真正为辅助矿井的生产经营管理真正起到作用。

结语

综上所述，数字矿山需要在企业高速网络环境下建立一套集矿井基础数据 ( 空间、属性) 实时有效采集、准确传输、存储管理、科学分析、可视化表现、自动化控制、智能化预警和信息反馈的矿井综合自动化安全生产系统。需要建立以矿井监控数据、空间数据为基础，以矿用对象库为核心的统一的数字矿山基础信息平台，构建煤矿按生产系统划分主题的具有完整内涵的煤矿数据仓库；开发具有煤炭行业特征的专业化 3DGIS 支撑平台，为基础数据的组织管理和可视化提供机制和保证； 基于数字矿山基础信息平台开发以矿井安全生产、经营管理为核心业务的应用系统，但是，数字矿山建设是一个长期的实践过程，不能单纯完全依靠技术手段来解决一切问题，人与组织的参与同样至关重要。其次，数字矿山建设必备的条件是人才的供给，所以人才建设也是数字矿山得以成功应用和实施的关键，总之，数字矿山建设是一个长期的过程，必须有强大完善的先行规划，整体部署，分步实施，最终实现矿山资源与开采环境数字化、技术设备智能化、生产过程控制可视化、信息传输网络化、生产管理与决策科学化的发展目标。

参考文献：

[1] 《地理信息世界》吴立新，地理信息世界编辑部

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第一条为进一步推进全国煤矿智能化建设，贯彻实施创新、协调、绿色、开放、共享的新发展理念，推动互联网、大数据、人工智能与煤炭开发技术深度融合，助力煤炭工业高质量发展，根据《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》（发改能源﹝2020﹞283号、《煤矿智能化建设指南（2021年版）》及相关规定，制定本办法。

第二条适用范围：本办法适用于国家级智能化示范煤矿进行验收管理，也适用于其它智能化煤矿进行验收管理。

第三条智能化煤矿必须满足验收标准中的必备指标，有任何一项必备指标不能满足要求的，不能通过验收。

第四条煤矿安全质量标准化考核为二级及以上，并且本年度内没有发生过死亡事故的煤矿，方可申请智能化煤矿验收。

第五条井工煤矿采用分类建设、分级达标的方法，将煤矿智能化建设条件分为三类，分别采用不同的验收指标进行综合评分验收。露天煤矿、选煤厂根据技术工艺与应用效果进行综合评分验收。

第二章验收程序与方法

第六条智能化煤矿验收程序分为企业自验收、国家验收、综合评审三部分。

第七条企业自验收以企业为主体，由企业组织相关专业技术专家或委托第三方组织成立验收专家组，专家组应涵盖矿井各主要应用系统的相关专业，人数应不少于7人，根据矿井智能化建设类别及相关评价指标进行逐项验收。

第八条企业自验收应由专家组出具企业自验收报告，企业自验收报告应包括煤矿主要系统建设情况、矿井建设条件分类评价、矿井主要系统智能化建设与应用效果、效率与效益情况、智能化煤矿分级评价、存在的主要问题等，企业自验收可以依据验收标准对煤矿的建设现状进行分级评价，企业自验收报告应由专家组进行签字确认。

第九条煤矿企业应对自验收报告中存在的问题进行逐项整改、完善，若在短期内难以完成整改，则应详细说明理由，整改后方可申请进行国家验收。

第十条国家验收由煤矿智能化建设工作专班负责协调，国家验收分为材料初审、现场考核，煤矿智能化建设工作专班应在收到煤矿企业申请后的60个工作日内，从专家库抽取专家进行验收。

（一）材料初审。煤矿智能化建设工作专班在收到煤矿企业的验收申请后，应及时进行材料审查，经审查合格后，从专家库中抽取专家进行验收。

（二）现场考核。智能化煤矿验收专家组由煤矿智能化专家库中抽取各相关专业专家不少于7人组成专家组，验收专家组应赴煤矿现场进行验收，并由专家组出具验收报告，验收报告包括煤矿主要系统建设情况、矿井建设条件分类评价、矿井主要系统智能化建设与应用效果、效率与效益评价、综合评价。

第十一条待所有煤矿完成专家组验收后，由国家统一组织进行综合评审、公示公告。

（一）综合评审。由国家能源局组织行业内有关专家对验收专家组出具的验收报告进行综合评审，最终确定智能化煤矿验收考核结果。

（二）公示公告。对会议评审合格的智能化煤矿，在国家能源局官方网站向社会公示，公示时间不少于10个工作日。

第十二条通过验收考核的智能化煤矿，可根据验收结果享受国家有关鼓励和优惠政策。未通过验收的煤矿，可以经过一年的整改后重新申请验收；通过验收的煤矿，可以在一年后进行升级验收。

第三章附则

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关键词：机电机械、矿山

Abstract: With the development of modern science and technology, mining machinery and electrical and mining machinery is also increasingly developed new technology of a modern technology.Key words: mechanical and electrical machinery, mining

中图分类号：TH-39 文献标识码：A 文章编号：

所谓的机电，是指结合其应用机械技术和电子技术于一体。而矿山机电，作为一门学科，它主要培养的是能从事煤矿机电设备设计选型、安装、运行、维护、检修以及管理工作的高级技术方面应用性的人才，这对于从事煤矿专业的而言，尤其是在矿山机电的系统以及设备造型设计、安装、调试、维修和管理方面而言，矿山的机电技术要求需要更高的水平。

同样，所谓的机械，其实是简单的装置，它是能够将能量、力从一个地方传递到另一个地方，同时能改变物体的形状结构创造出新的物件。在生活中，我们周围有数不清的不同种类的机械在为我们工作。而对于机械的日常的理解是机械装置，也就是各种机器与器械。不过矿山机械并不是一门学科，而是直接用于矿物开采和富选等作业的机械。这其中包括了采矿机械和选矿机械。其中，探矿机械的工作原理和结构与开采同类矿物所用的采矿机械大多都是相同或相似，从广义上来说，探矿的机械也属于矿山机械。另外，矿山作业中还应用大量的起重机、输送机、通风机和排水机械等也属于矿山机械。矿山机电是一个抽象的名词，它表示的是从事于机电设备有关联的人才的培养，而矿山机械则是一个具体的、形象的名字，它包括的类型非常居多。

下面，我们从矿山机电以及矿山机械两个方面来谈一下各自的技术。首先是矿山机电。

在现代科技的推动下，机电的发展可以说是突飞猛进，而且随着现代计算机技术的迅猛发展和广泛应用，在机电的领域又一次出现了新的名词，叫做机电一体化，机电一体化是集于机械、电子、光学、控制、计算机以及信息等多学科的交叉综合，同时它的发展和进步促进了相关技术的发展和进步。所以说目前机电一体化的技术获得了前所未有的发展，可谓是一门综合计算机与信息技术、自动控制技术、传感检测技术以及伺服传动技术和机械技术等交叉的系统技术，目前正向光机电一体化技术方向发展，而且应用范围愈来愈广。那么，对于矿山机电而言，机电一体化的进程也在发展以及进步中。因为对于矿山机电领域的人们而言，这个领域所涉猎的范围包括了像是矿山供电、矿山机械、采掘机械、电机学以及电机拖动，还有矿山机电设备控制、矿山电气安全、机电一体化设备、电力电子技术、电工基础、机械制图、流体力学以及流体机械、液压传动、金工实习、电子工艺训练、机械测绘、矿山机械设备调试及维修、矿山设备电气控制课程设计和电子技术课程设计等多方面的内容。正是这种多领域的培养，才能促进矿山机电化水平一体化的快速发展。

在矿山机电中，机电的一体化进程加快，同时，矿山机电一体化的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。矿山机电在技术上的发展，主要包括了：

1、智能化发展

智能化发展是21世纪矿山机电一体化技术的一个重要发展方向。其中在矿山作业中的人工智能在机电一体化建设者的研究日益更是得到重视。而这里所说的“智能化”是对机器行为的描述，它是在控制理论的基础上，集合了包括人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学一级混沌动力学等许多新思想、新方法，模拟出来人类智能，以便使它具有判断推理、逻辑思维以及自主决策等能力。

2、模块化发展

我们所说的模块化是一项重要而艰巨的工程。因为在矿山作业中的机电一体化产品种类以及生产厂家繁多，所以从中研制和开发的具有标准机械接口、电气接口、动力接口以及环境接口的产品单元是一项既复杂又重要的事情。

3、网络化发展

20世纪90年代以来，计算机技术等新科技的突出成就是在网络技术。而网络技术的兴起和飞速发展不仅给科学技术、工业生产、政治、军事、教育以及日常生活都带来了巨大的变革。更何况是在大型的矿山发展中，同时，各种网络信息业将全球经济、生产连成一片，使得企业间的竞争也将全球化。矿山作业中的机电一体化新产品的研制与开发，只要使其中的功能独到，并且质量可靠，很快就会通过网络化走向全球的范围。由于网络的普及，并且其中远程控制的终端设备本身就是机电一体化的产品。因此，机电一体化产品无疑是朝着网络化方向发展。

4、微型化发展

微型化一词兴起于20世纪80年代末，它指的是机电一体化向更加微观的领域发展的趋势。而国外称其为微电子机械系统，泛指的是几何尺寸不超过1立方厘米的机电一体化产品，并且向微米、纳米级发展。不过微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活，只能是在生物医疗、军事以及信息等方面。而作为煤矿技术，我们只能在其后的信息处理等方面采用微观技术，不过微机电一体化发展的瓶颈还是主要在于微机械技术，这在后期的机械技术发展中尤为重要。

5、绿色化发展

虽然我们说工业的发达会给人们生活带来了巨大变化。这一方面是物质丰富以及生活舒适；而另一方面则是资源减少以及生态环境受到严重污染。于是，全球的人们都在呼吁保护其环境资源，回归到自然。所以在机电一体化，尤其是在矿山机电的发展中，我们要更加提倡绿色产品，这使我们在矿山作业中，能够做到更环保，更绿色。绿色化是时代的一个趋势。而机电技术的绿色产品在其设计、制造、使用以及销毁的整个生命过程中，不仅要符合特定的环境保护和人类健康的要求，而且还要对生态环境无害或危害极少，做到资源利用率极高。所以说设计绿色的机电一体化产品，具有远大的发展前途。

下面是矿山机械化技术发展。矿山机械主要包括，采矿机械、采掘机械、钻孔机械、采煤机械、石油钻采机械、选矿机械、烘干机械。而对于矿山机械化发展，首先要考虑的是人力以及人才的培养和运用。

煤炭，作为我国的能源支柱产业，使得煤炭工业在我国是很重要的能源工业，而且，我国在煤炭工业上的人力投入以及本投入也居世界之首，其中，我国在统配煤矿中，煤炭产量中的三分之二以上都是依靠综采机械化，因此我们在发展矿山机械化的同时，要充分的发挥煤矿大型机电设备的利用率以及效率，以便可以用少量的人力物力投入，来实现高产高效，从而能够实现煤炭工业的机械化、自动化和现代化。尤其是矿山作业的机械化。不过，从目前我国煤炭工业的整体技术水平看，我国仍是处于比较滞后的状态，尤其是技术改造和进步的要求。究其原因，是由于煤炭行业的劳动力结构严重不合理，而且职工数量多，其中的文化技术素质偏低。并且劳动者素质与目前的煤炭工业技术发展水平以及安全管理水平很不适应。所以说矿难事故的频繁发生，这与当前煤炭行业专业技能人员严重短缺是有着直接的关系。不过，值得肯定的是，随着国内外的煤炭、矿石价格高涨，我国矿山生产以及企业生产能力和机械化程度不断提高，尤其是那些煤矿机械化采煤以及综合机械化的采煤技术的应用使煤矿急需大量的煤矿机电高技能人才。因此，对于矿山生产而言，机械化水平需要更多的人才去支配。

此外，矿山机械还要有自动化的设备，这也是以后发展的一个趋势。所谓的自动化设备，是指自动化系统中的大型成套的设备，这又称自动化装置。而机器或是装置在无人干预的情况下会按照规定的程序或指令自动进行操作或是控制的过程。而自动化技术的运用还可以把人从繁重的体力劳动和部分脑力劳动以及那些恶劣、危险的工作环境中解放出来。同时在使用自动化设备时，我们矿山作业的操作人员以及设备维护人员需要更加加倍小心谨慎的对待机器，千万不要因为一时的疏忽而让机器设备受到损坏。

当然，矿山机械的自动化的设备在使用过程中难免会还是有一些故障产生，比如由于一些设备维护人员的疏忽，可能会使某些传感器的位置出现差错，像是没有到位，传感器故障以及灵敏度故障等。这就需要经常检查传感器的传感位置以及灵敏度，以便看是否会出现偏差及时调节，一旦传感器坏掉，就要立刻更换。另外，还由于自动化设备的震动，大部分的传感器会在长期使用后，出现位置松动的情况，因此我们在日常维护时要经常检查传感器的位置是否正确以及是否固定牢固。

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【关键词】煤矿机械； 机电一体化； 应用

科学技术是推动各行各业发展的巨大动力，一个行业想要发展绝对离不开技术的支持。煤炭工业也是如此，机电一体化技术的发展，以及其在煤矿工业中的使用都使得煤炭工业取得了极大的发展。机电一体化在推动煤炭工业的发展中主要起到了一下几个作用：第一，机电一体化在煤炭工业中的运用提高了煤矿开采的效率，传统的生产方式被新的技术所取代，工作人员的工作强度也得到了降低；第二，机电一体化在煤炭工业中的应用，提高了煤矿开采的生产量，使得开采费用降低了，这样企业获得的利益也就多了；第三，机电一体化在煤炭工业中的应用，很大程度上保障了工作人员的安全，使得发生事故的概率降低了很多。

1 机电一体化的技术的含义和作用

机电一体化技术是融合了多种学科知识的一种技术，属于机械电子工程的一种。在机电一体化技术中包含了很多其他技术，例如：机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息机电一体化技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等。20世纪七十年代，机电一体化技术初露头角，经过一段时间的发展以后，一些发达国家开始投入使用。在随后的时间里，随着计算机技术的不断发展，机电一体化技术又融合了很多计算机技术，也就是在这个阶段机械技术也取得了很大的发展。目前我国的煤矿机械中已经可以很成熟的使用微处理技术，这项技术在自动控制、报警和减排等多个方面都发挥了重要的作用。分析机械一体化在煤矿机械中的使用情况，可以发现机械一体化在煤矿生产上发挥了很多积极的作用。第一，机械一体化的应用改良了煤矿工程机械的性能，使那些机械更加的耐用，而且在出现机械故障的时候，由于机械一体化技术的使用完全可以通过简单的方法用少量的时间和资金进行修复。第二，机械一体化的应用很大程度上提高了煤矿工程的机械工作效率，在煤炭的开采上对于能源的消耗也得到了减少。第三，机械一体化的应用提高了煤矿工程的机械自动化程度，这样通过简单的操作便可以完成一些复杂的工作，同时施工的质量和施工的准确度都有所提高。第四，机械一体化的应用显著提高了煤炭工程中机械的使用寿命、使用安全性等。第五，机械一体化的应用，大大减少了煤炭工程中的机械成本，而且在改善煤矿工程的工作环境方面发挥了很大的作用。

2机电一体化在煤矿工程机械中的设计与应用

2.1 矿井提升机

煤炭工程当中，使用数字化技术改良后的内装式矿井提升机，在提高煤炭采集效率方面发挥了重要作用。改良后的内装式提升机，在结构上看，把驱动和滚筒组合成一个整体，这样大大简化了机械本身的组成，而且提高了机械的运行效果，把机械-电子-计算机-自动控制这个系统能够发挥的作用给予了扩大。这种改良后的内装式提升机不仅可靠性上去了，而且可以对机械本身存在的故障进行反复的排查，提高了机械诊断性能的准确性。另外，这种内装式提升机可以跟外界进行信息互传，便于操作。

2.2 支护设备

将机电一体化应用到液压支架当中，出现了电液控制的液压支架，在这个过程当中，使用机电一体化和计算机技术对液压控制进行了二次改良，使得顶板和支架要接受的冲击载荷降低了。

2.3 矿井安全生产监测

煤矿工程中开展安全生产监测工作说的是对可能影响工程安全的因素进行监控和排查，对于发现的危险因素进行及时的报警和控制，对于工程中出现的故障进行检测和消除。换句话说就是对煤炭工程机械中的传动装置、制动系统、液压系统等进行在线监控，对于其中出现的问题及时的进行报警，对出现故障的部位及时发现，并且进行修复。

2.4 带式输送机

煤炭工程在运行过程中会涉及到很多环节，所以煤炭工程的机械化操作是流水作业的方式，因此对于带式输送机的使用比较多，带式输送机的使用实现了煤矿自动化生产的需要。我们将机电一体化技术应用到煤炭工程带式输送机的使用当中，可以提高输送机的自我诊断能力和报警功能，可以提高机械的自我保护能力，同时也能提高对工作人员的保护。另外，通过对带式输送机进行编程可以提高自动化程度，减少工作步骤，提高其对外界信号的抗干扰能力，而且还能使其在恶劣的环境下实现连续性工作。

2.5 其他煤矿机械中机械一体化的应用

机械一体化技术在煤矿机械中的其他部分也有着广泛的使用，例如在矿井供电设备以及掘进机中的使用。机械一体化技术在矿井供电设备中的运用，极大的实现了对供电设备的需求，同时还保证了供电的可靠性和稳定性。 高压开关柜中通过集中补偿和就地补偿结合的方法，提高了功率因数，使得无功电流减小，降低了无功率损耗。而且机械一体化技术在煤炭工程中的信息化管理和图像监视等方面都有着广泛的应用。

3机电一体化技术发展前景

我们目前使用的煤矿机械是融合了多个学科的技术成果，这些学科的发展给煤炭机械化发展带来了福音。首先，智能化技术的发展使得智能机器人做工代替人类成为可能，目前我们知道的有富士康集团在它的很多工厂的操作线上使用的都是智能机器人。如果我们把智能机器人投入到煤炭工程的生产中，那么煤矿企业一直担心的安全问题就可以解决，煤炭工人的安全也有了完全的保证。另外，智能机器人不会觉得累，因此生产效率很高。其次，模块技术的发展。模块化是发展机电一体化所必须的，在煤炭生产中有很多的步骤，这些步骤不能进行分割，但是可以独立分析，例如，煤矿生产中矿井的勘察、打桩等，都需要一系列的设备的配合才能完成。我们将这些模块化来进行，因此模块化技术的发展对于推动煤炭行业的发展有很大的作用。最后，网络化。网络的出现和发展使得不同时空中的人的联系密切了起来，同时网络化的发展也给煤炭行业的发展带来了很大的机遇。在煤炭行业中使用网络，可以让煤炭企业中的管理者在任何地方都可以了解和掌握煤矿的生产情况，这对煤炭企业的发展十分重要。大部分的煤炭企业由于市场需要，其总部和煤炭工地存在相当一段远的距离，有了网络以后，工作人员可以通过网络对煤炭的生产进行管理，企业的高层可以通过网络随时了解生产情况。

4结束语

综上所述，随着科学技术的发展机电一体化技术得到了很大的发展，而且在各个领域都得到了广泛的应用。其中，机电一体化技术在煤炭生产中的应用，大大的提高了煤炭生产的效率，降低了煤炭生产的成本。而且，机电一体化在煤炭工程机械中的应用使得煤炭工作人员的安全得到了更好的保障。在新技术的发展下，机电一体化技术在煤炭工程机械化中的应用程度会不断的提高，这意味着煤炭企业对于技术型人才会更加的需要，对于企业中员工的要求会越来越多，同时煤炭工程的施工质量会越来越高。作为煤炭企业的负责人，对于机电一体化技术的应用一定要做好准备工作，做好对员工的定期培训，使得机电一体化技术可以在煤炭生产中更好的发挥作用。

参考文献：

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[关键词]煤矿自动化 重要性 问题 发展趋势

[中图分类号] X752 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-10-259-1

进入信息社会以来，工业的发展出现了网络化、智能化的、自动化的发展趋势，只有不断提升煤炭工业生产的效率，提高其安全性，才能实现产业结构的优化，这样才能更好地促进生产力的发展。笔者根据自身的经验，对煤矿自动化生产的重要性进行了简述，分析了其存在的问题，并就去发展趋势进行了论述，希望能够对当前的煤矿自动化生产起到一定的促进作用。

1煤矿自动化生产的重要性

以机器代替人是自动化的最初模式，随着科学技术和生产理念的不断进步，综合自动化的概念逐渐成为科学家和企业研究的对象，综合自动化记住计算机网络技术，实际上立足于整体的产业链条，在市场分析、产品设计一直到销售等各个环节深入解析的基础上，采集、加工、处理相关的数据信息，调整经营策略，进行适于市场需求的生产，为企业带来更大的经济效益。具体来说，煤矿自动化生产的重要性主要可以体现在如下几个方面：

1.1提高生产效益。随着工业化进程的推进，煤炭的需求在不断增加，且需求呈现出多元化的特征，为了更好地适应市场的需求，已经不能仅仅依靠以往的煤矿生产管理模式，利用煤矿自动化生产系统能够很好地满足这些需求，通过对相关信息的检测、数据收集以及风险控制，使得煤矿产业的生产更加安全、高校，提高了煤矿企业的生产效益。

1.2保障生产安全。煤矿生产存在着较大的危险性，面临的环境比较复杂，虽然拥有了诸多的先进的生产技术，安全威胁仍然比较大，正是因为如此，设备的可靠和安全性就显得更为重要。煤矿自动化生产依靠的是自动化的软件，软件可以对各种不稳定、不可靠的因素进行预测，实现科学化、自动化的管理，这样就大大减小了施工、生产的安全隐患。

1.3节约企业资源。煤炭生产企业本身对能源资源的需求比较大，对工作人员的专业技术要求也比较高，而以往单纯的人为操作管理的话，造成了大量资源的浪费，这样对于煤炭企业而言存在着很大的风险，通过自动化设备和机制的建立，减少了人力资源的投入，减少了能源的消耗，使得资源的利用效率大大提升，减少了设备折旧，显著提升了煤炭生产企业的经济效益。

2煤矿生产自动化存在的问题

为了更好地对煤矿生产自动化的发展趋势进行预测，就需要对其存在的问题进行分析，这样才能有的放矢地提出相应的预测意见和建议，具体来说，应该从如下几个方面着手：

2.1通信尚不稳定。要实现煤矿生产自动化，需要通信光缆来保障，现在的很多煤矿井下都有了通信光缆，但是光缆的运行环境和维修环境都十分恶劣，一旦发生损坏的话，很难对其进行及时的维修，故而大范围的实施条件还不是十分成熟。在这样的条件下，顶板检测、液压支架电液控制所需要监控的信息量比较大，这样无疑增加了工程造价成本和使用成本。

2.2挖掘能力偏低。从当前的情况来看，计算机控制系统已经成为发达国家进行煤矿采掘的重要的系统，综合自动化能够在采煤作业中实现，离机操作已经成为了其普遍具备的功能。相较于国外的发达国家，我国在煤矿自动化生产起步比较晚，设备国产居多，刮板运输能力小、计算机控制能力也不是非常弱，总体上过煤量比较低。

2.3安全监控不到位。安全监控系统对于煤矿生产企业是十分重要的，这主要是因为煤矿开采存在着较大的危险性，我国的安全监控系统虽然得到了较大的完善，但是传感器种类并不是十分丰富，且设备仪器的稳定性还不是很强，这就导致了设备的使用寿命较短且存在着较大的生产威胁。

3煤矿自动化生产的发展趋势

分析了煤矿自动化生产存在的问题，就需要指出煤矿自动化生产的发展趋势，具体来说，主要包括如下几个方面：

3.1自动化控制网络系统。这一系统的建成将极大地提升信息传递的速度，实现远程的生产管理控制，不但包括井下、掘进、人力资源、财务控制，还包括采煤、运输、市场销售等，将这些控制子系统有机联系成为一个整体，对其进行全程的在线监控检测以及控制。

3.2企业集控中心。在煤矿生产企业内部建立集控中心，在此基础上建立企业级的数据仓库，逐步完善企业的矿井生产制造执行系统，综合分析煤矿生产企业的生产计划调度、生产过程数据等，从而优化设备检修、生产过程以及时间安排等。实际上，实现这些功能，不但需要自动化生产控制系统的作用，还需要充分借助集成公司资源计划系统，这样才能更好地编排、下达、查询以及反馈企业的生产计划，更好地对设备、备件进行合理的配置。

3.3远程开、停车系统。井下工作是煤矿自动化的一个重要组成部分，为此，需要记住中心集控软件对井下相关设备的运行状况进行必要的坚实，以便了解设备存在的问题，进行相关设备参数的调整，进而完善企业的检修和维护计划，下达相应的维修指令，更好地完成现场的相关处理工作。

3.4综合信息平台。为了更好地对生产现状进行及时追踪，就需要建立综合信息平台，这个平台不但可以了解实时的数据、作业的进程、设备的状况，还能掌控过程组态画面、现场环境、能耗生产等相关情况。有了这个信息平台，就能实现对煤矿自动化生产的科学、合理分析，并建立企业的知识挖掘系统，使企业的专家知识库得以快速建立，加速智能化、自动化的进程。专家决策支持系统的建立，能够更好的保障企业的生产安全，对企业的生产管理决策有着至关重要的作用，对企业的长远发展有着重要的意义。

4总结

工业的发展出现了网络化、智能化的、自动化的发展趋势，只有不断提升煤炭工业生产的效率，提高其安全性，才能实现产业结构的优化，这样才能更好地促进生产力的发展，本文阐述了煤矿自动化的重要性，分析了当前我国煤矿自动化生产存在的问题，在此基础上总结了煤矿自动化生产的发展趋势。

参考文献

[1]王天福，贺胜宽.探究煤矿自动化发展方向[J].中国石油和化工标准与质量，2012（11）.

[2]付万宝.浅谈煤矿信息化建设[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2012（11）.

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2015年5月19日，全国煤矿自动化开采技术现场会在陕西省黄陵县召开。国家安全监管总局副局长孙华山、国家煤矿安全监察局局长黄玉治出席会议并讲话。

煤矿企业实现机械化、自动化、信息化、智能化（“四化”）水平，落实减矿、减工作面、减产、减人（“四减”），是提高煤矿安全保障能力、实现安全生产的重要因素，推动了更多煤矿实现“零死亡”的目标，也推进了煤炭工业安全健康发展。

“四化”“四减”是必由之路

随着社会发展，各个行业、领域都酝酿着科技革命和产业变革。煤炭作为中国的主体能源也不例外，通过机械化、自动化、信息化、智能化建设，落实减矿、减工作面、减产、减人，达到新技术替代旧技术、技术密集型替代劳动密集型。

孙华山在参观黄陵矿业公司1号矿井后指出，黄陵矿业公司通过和中国煤科集团、西安煤机公司等科研院校和设备厂家的合作，成功研制了国产综采装备智能化无人开采技术与装备。这项技术和装备，解决了较薄煤层长期呆滞、资源浪费的问题，提高了安全生产水平和矿工工作环境，是煤炭工业开采技术的一次重大技术革命。

井下无人自动化、智能化开采，将工人从危险性较高的采煤工作面，转移到了危险性较低的顺槽监控中心，甚至是地面调度中心，从根本上保障了矿工的生命安全。同时，自动化、智能化工作面的作业人员可减至1人，两顺槽作业人员减至4人，每个综采工作面的每个生产班可减少12人，每年可节约人力成本500万～600万元。

孙华山指出，尽管我国煤矿机械化、自动化、信息化、智能化工作取得了一定成效，但是与国家的要求和国外先进产煤国家标准相比，仍有较大差距。我国的自动化、智能化无人开采技术还存在一些难题待突破，主要体现在复杂地质条件的影响。但是推进煤矿机械化、自动化、信息化、智能化，落实煤矿减矿、减工作面、减产、减人，是符合发展规律的，也是提高煤矿安全水平、促进煤矿安全发展的必由之路。

目前，已有黄陵矿业公司、神华集团、中煤集团、晋煤集团、同煤集团、国投新集公司等矿业公司的40多个工作面，实现了智能化、自动化无人开采。

全面提升煤矿安全生产

黄玉治要求，各煤矿企业通过这次经验交流会，相互学习、相互借鉴，共同向机械化、自动化、信息化、智能化迈进，实现煤矿“零死亡”目标。发展机械化、自动化、信息化、智能化可以降低矿工劳动强度、减少和消除职业病危害，也体现了以人为本的安全理念。

以学习自动化无人开采技术先进经验为契机，黄玉治强调，要进一步加强煤矿安全生产工作。黄玉治指出，要贯彻执行“1+4”工作法（“一个方向盘”和“四轮驱动”： “1”就是握紧一个“方向盘”， 坚定以人为本，生命至上，安全发展的工作方向。“4”就是坚持“四轮驱动”即：一是把煤矿安全“双七条”贯彻到底；二是打好50个重点县煤矿安全攻坚战；三是警示教育要生动有效；四是建立安监干部与矿长谈心对话工作机制），树立“零死亡”理念。虽然现在煤炭经济形势下行，但是各煤矿企业依然要保持清醒头脑，始终把安全工作放在首位，做到管理到位，投入到位。国家安全监管总局也会积极与国家发改委、国家能源局等部门配合，研究实施煤矿行业脱困的政策措施。

黄玉治指出，自煤矿隐患排查治理专项行动开展以来，效果较好，但重大事故仍时有发生，也暴露出个别地区和部分煤矿企业隐患排查不认真、不深入、不全面的问题。为了加强隐患排查治理工作，首先要对发生事故的煤矿重新排查治理隐患，并督促整改，不整改或整改不到位的企业不得恢复生产。其次要用好这次隐患排查专项行动的成果，在摸清煤矿底数的基础上，实行分类监管。最后，要建立长效机制，完善隐患排查治理主体责任和工作机制。

黄玉治强调，要继续做好瓦斯治理工作，借鉴陕西省铜川陈家山煤矿的优秀做法，推进瓦斯零超限目标管理。2015年6月，国家煤矿安全监察局将开展煤矿瓦斯专项检查，瓦斯治理达不到上述要求或存在重大隐患的，责令停产整顿。同时，还要做好煤矿水害防治工作。重点强化老空水防治、承压水防治，加强应急处置责任落实，加强“雨季三防”（防洪涝、防排水不畅、防雷电）工作。

安全培训作为资金投入少、见效快的安全投入之一，很适合现在煤矿经济下行的特殊时期。但是，一些地方和企业却对培训工作认识不高、重视不够。如果安全设施等投入已经不足，再放松安全培训，那将会给安全生产带来更大的压力。所以，黄玉治强调，必须要加强安全培训，煤矿从业人员必须经考试合格后，方能持证上岗。

2015年4月，国务院办公厅印发了《关于加强安全生产监管执法的通知》（以下简称《通知》）。黄玉治要求，煤矿安全监察部门要贯彻执行《通知》，严格执法标准，严禁违法违规生产建设，基础建设项目手续不全的矿井不得开工。近年来，一些大型煤矿企业兼并了大量小煤矿，所以要落实安全管理责任，被兼并整合的小矿井必须与大矿统一管理、统一标准，达到安全标准再生产。

智能化 自动化开采示范

此次全国煤矿自动化开采技术现场会的承办单位――黄陵矿业公司，做好了迎接科技革命、产业变革的准备，将机械化、自动化、信息化、智能化在煤矿领域推向新高度。

黄陵矿业公司董事长范京道介绍， 2014年5月，黄陵矿业公司在信息化建设和综采、大采高综采技术的基础上，在1号煤矿率先实现了地面远程操控采煤，也填补了我国煤矿综采智能化无人开采技术的空白。

范京道说，黄陵矿业智能化无人开采技术的成功，得益于工业化和信息化的融合、精细化管理的深入推进、员工素质提升工程的实施。智能化无人开采技术，顺应了经济新常态的要求和社会发展，使得生产方式由劳动密集型向技术密集型转变，发展方式由要素驱动向创新驱动转变。同时，也为黄陵矿业公司提高质量、保证安全、减少职业病危害，注入了强劲的动力。

神华集团通过对关键技术的联合攻关，成功开发出世界首套全断面煤巷快速自动化掘进系统及关键装备。神华集团中国节能减排公司总经理张广军介绍，这套系统集成全断面连续切割、智能导向、自动定位、无线遥控等技术于一体，首次将掘进、支护、运输、除尘融于一体，实现了高效、安全、快速掘进；在大断面长距离煤巷掘进中，首次采用长压短抽通风除尘方式和变频控制技术，保障了工作面的安全和空气清洁；实现了离机50m的可视化遥控作业，起到了安全保护、事前预警、实时显示、事后追踪的监控作用。

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关键词：综采工作面；远程控制；智能化开采；智能感知；视频监控；井下监控中心

Equipment remote control technology of Longwall mine face

Abstract：Because of the harsh environment and limited space in the fully mechanized work face of the coal mine， and the operator working in close distance to equipment， there isn’t refuge space，in case of emergencies. In addition， the on-site noise and dust also affect workers’ health. There is an urgent need to freeing workers from the production environment of the high risk. It is of great practical significance to study on remote control technology of fully mechanized equipment for coal mine safety， high efficiency production， labor environment improvement and the labor intensity of workers reduction.In this project， remote control technology of fully mechanized equipment is studied. The successful implementation of the unmanned operation technology of fully mechanized coal make the fewer people attended safe and efficient automation production realized. The breakthrough of core technologies of intelligent control system for fully mechanized coal mining equipment are reached. The monitoring hosts and the console located in underground equipment train or ground scheduling command center can remotely control the work face equipment start-stop， automation production and artificial intervention， combining fully mining equipment run data and the face video system. It is achieved that in normal production process mining machine memory cut coal is mainly performed， artificial remote intervention supplemented；the supporter following mining machine automatically action is mainly performed， artificial remote intervention supplemented.The automation control is mainly performed， local control supplemented； the mechanized equipment IntelliSense is mainly performed， video surveillance supplemented The concept of unmanned following machine operation， man on duty for safe" is achieved， the work face is few man or unmanned in the coal mining process. The success of the technology make workers from operation workers into patrol workers， by equipment of automation alternative artificial labor， greatly reduced has workers of intensity， will workers from dangerous of face mining field liberation to relative security of Shun slot monitoring Center （or ground scheduling command center）， in monitoring center on equipment for remote manipulation， improve has workers of safety， improve has coal production and coal resources recovery， effective to reduced resources waste， created has domestic sets equipment mining field unmanned of of precedent.

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[关键词]煤炭工业 可持续发展 能源产业 科技创新

一、前言

随着石油、天然气资源的日渐短缺和洁净煤技术的进一步发展,煤炭的重要性和地位还会逐渐提升。根据我国资源状况和煤炭在能源生产及消费结构中的比例,以煤炭为主体的能源结构在相当长一段时间内不会改变。数据显示我国煤炭在一次能源生产和消费中的比例长期占70%以上。据有关资料预测,即使我国政府采取积极稳健的替代能源政策,但到2050年,我国的煤炭在能源消费结构中仍然至少达到40%以上。基于以上情况,如何更好的整合煤炭资源,发展煤炭工业就成为我国能源行业的一大重要议题。

二、我国煤炭行业发展现状分析

目前,我国煤炭行业现状十分严峻,集中表现为资源利用不当、环境破坏严重和生产安全性低等几个方面,而其中最关键的就在于虽然目前行业内都已认同了依靠科学技术来改善煤炭生产环境,但是在实际运作中,对于科技的重视程度还远远不够,用于科技手段方面的投入还明显不足,以至于我们煤炭行业始终没有真正走上可持续发展之路。

1、资源利用率低,浪费严重

当前,我国煤炭工业还是以粗放式发展为主,在煤炭开采和生产环节缺乏先进技术支撑,资源利用率长期偏低。目前我国煤矿平均资源回采率仅30%-35%,资源富集地区的小型矿井资源回收率仅10%-15%,资源浪费严重。单位能源消耗的产出,不仅大大低于发达国家,而且也低于印度等一些发展中国家。在美国、澳大利亚、德国、加拿大等发达国家,资源回收率能达到80%左右,平均而言我国的煤炭回采率只有30%,不到国际先进水平的一半。煤炭行业资源综合利用率长期低下。据估算,每采1吨煤炭,就要破坏和消耗与煤炭伴生的矿产资源达8吨,每年因采煤排放的煤层气约60亿立方米,相当于西气东输总输气量的一半,每采1吨煤炭,破坏2.5吨的水资源。

2、环境破坏问题严重

煤炭的利用率低,燃烧物和排放物对环境造成严重破坏,其中主要表现在三个方面。第一,污染气体排放超标。我国85%的煤炭是通过直接燃烧使用的,燃煤产生的二氧化硫排放量占总排放量的74%,二氧化氮的排放量占总排放量的85%,一氧化氮排放量占总排放量的60%。另外,燃烧高硫煤排放的二氧化硫,会导致硫酸型酸雨灾害的发生,据统计,在我国酸雨问题最为严重的山西,每年因酸雨造成的经济损失达上亿元。第二,地下水资源破坏严重。由于我国煤炭开采技术手段落后,每年由于采煤造成的地下采空区和塌陷区使地下水年损失上亿吨,造成了水资源的极大浪费。第三,煤矸石及废水排放带来的污染问题。目前,我国的煤矸石总量巨大,而约有10%的煤矸石会在堆积过程中发生自燃,并产生大量有害气体,严重破坏了自然环境。

3、生产安全性低,事故频发

统计数据显示,每采掘百万吨煤炭的死亡率,中国在2以上,而美国仅为0.039,印度为0.42,俄罗斯为0.34,南非为0.13,中等发达国家一般为0.4。每年中国因煤炭生产事故死亡的人数占全球煤炭生产死亡人数的80%以上。虽然近年来,国家和各级主管部门都非常重视煤矿的安全生产工作,采取了许多措施,但是煤炭生产安全事故率和死亡率仍然居高不下。造成事故频发,固然有一部分的人为因素,但是技术水平的低下也是不容置疑,简陋的采掘条件和落后的开采工具无疑是导致事故频发的根本原因之一。目前,主要困扰我国煤炭企业的两大安全问题就是煤层气的利用问题,和上覆岩层运移控制问题,每年发生的矿井事故有一半以上是由于以上两种问题造成的。

4、煤炭科技资金投入不足

我国目前用于煤炭工业的科技投入严重不足。一方面,煤炭工业的科技总量投入还相对较低。另一方面,煤炭科技投入不均衡。大型煤炭企业逐步成为科技投入的主体,2007年中国煤炭企业100强27家企业营业收入超百亿元,有28家企业上市融资1,521亿元,82家企业研发投入1,103,595万元,平均投入强度为1.54%,但投入强度不高,其中60%的大型煤炭企业研发投入在1%以下,中小型煤炭企业的科技投入更低,而美国企业研发投入平均为3%,差距较大。

三、实现煤炭工业可持续发展的思路

要实现煤炭工业可持续发展,必须首先明确可持续发展的定义。由联合国世界环境与发展委员会制定的《我们共同的未来》报告中定义的可持续发展概念:“满足当代人的需求又不损害子孙后代满足其需求能力的发展”。

基于上述阐述,煤炭工业的可持续发展要遵循以下思路。首先,利用现有科技技术手段解决现阶段存在的资源利用率问题、环境污染问题和生产安全问题。其次,通过利用相关的辅助手段建立煤炭工业长期发展战略体系,确保煤炭工业按照可持续发展的轨迹进行下去。对于能源产业,特别是煤炭工业来说,走可持续发展之路的一个关键就是要充分利用资源和多次循环利用资源,即发展循环经济。可以说,发展循环经济是煤炭工业实施可持续发展的必然选择。煤炭工业实施可持续发展必须正确处理好经济、生态环境和社会之间的关系,实现多方共赢。

四、实现煤炭工业可持续发展的对策

1、引入先进技术,促进煤炭工业科技

(1)提高煤炭资源利用效率

首先,国家要制定相关的控制标准,严格控制煤炭资源的开发利用效率,对资源利用率和回收率不达标的煤炭资源立项坚决不予批准,从源头上控制资源利用率低下这一重要问题。其次,国家和有关部门应充分利用法律手段和行政手段,鼓励煤炭企业提高资源利用率,比如对于资源利用率较高的企业可以予以适当的税率优惠,对于资源利用率低,浪费严重的企业则给予严厉的处罚。此外,要在全国范围内,根据煤炭资源储存情况,重点开发那些已探明储量和可采储量较多煤矿,如山西、陕西、内蒙古、黑龙江等省的矿区,以便提高资源利用效率,对于一些小型煤矿则应严格规定,杜绝民间开采。

(2)减少煤炭工业对环境的破坏和污染

首先,要推进煤炭的深加工和精加工,减少原煤直接销售,从而减少因为燃烧原煤而带来的SO的排放量,从根本上治理环境,减少酸雨等灾害带来的直接和间接经济损失。其次,要依靠技术进步,引入新型工艺和材料设备,减少生产过程中地下水渗漏、地表沉陷等问题的发生。在具体开采过程中,凡是牵涉到供水的含水层在开采之前要充分考虑采矿对水资源的影响,进行充分的论证。论证内容包括井田位置、面积、煤炭储存量、开采年限、开采层位、开采和加工取用水量、矿坑排水量、对水资源的影响及其防治措施等。此外,要逐步实现无废开采。要充分借助先进的开采工艺和先进的智能化开拓系统降低开采造成的废物污染。如:可推行矸石井下充填技术及矸石的综合利用技术。

2、提高煤矿生产安全性

(1)开发利用煤层气

研究表明,煤层气是一种非常好的清洁能源,但是在实践中,由于受到技术限制,这种资源没有被利用,反而成为了引发事故的危险因素。因此,未来煤矿企业要重点研究煤层气抽采技术,在开采矿产的过程中,对煤层气进行充分利用。目前,国内在煤层气抽采方面取得了一定的成果。如山西沁水蓝焰煤层气有限公司开发的潘庄井田,是我国最有利的煤层气开发区段之一。煤层气的利用让煤炭企业看到了变废为宝的可能性,如果未来能够妥善充分的利用这部分资源,不仅对于提高生产安全性具有重要意义,同时还可以显著资源利用率,实现资源的可持续发展。

(2)利用上覆岩层运移控制技术

在实践中,煤炭开采之后通常上覆岩层就会发生运移,进而引起地表沉陷,导致安全事故的发生。目前业界主要通过留设煤柱减沉技术和充填法控制岩层移动及调整工艺参数控制岩层移动技术。目前较为常用留设煤柱的方法,但是采用这种方法资源的回收率就会大大降低,因此充填开采成为了目前业界比较乐于采用的方法。如许家林等针对全部充填成本偏高的问题,提出了控制煤矿开采沉陷的条带充填开采方法,建立了条带充填开采设计原则,并推广应用。高延法等提出了多层位注浆减沉技术,并在唐山煤矿进行了工程实验,取得了突出效果。未来,如果能够加大对这一技术科技投入,相信会开发出更为廉价高效的填充材料来解决这一问题,从而大大提高煤矿开采的安全系数。

3、打造煤炭企业科技创新的企业文化

煤炭企业要实现可持续发展,必须有独特的创新企业文化作为支持。无数实践表明,企业文化对于企业乃至整个行业的发展都有最深远最深刻的影响。因此,加强煤炭企业文化建设对于实现煤炭企业科技创新具有重大意义。打造特色的企业文化,可以改善企业经营与管理模式,形成系统化的文化经营模式,从而提高企业核心竞争力。对于煤炭企业而言,做好企业文化创新必须从多各方面同时进行。首先,要由领导者牵头,在企业内部倡导科技创新、不断超越的企业文化,在企业发展战略中明确企业科技创新与行业可持续发展的关系,以便在企业管理过程中融入这一理念。其次,煤炭企业内部各部门要良好的落实这一理念,特别是对于技术研发部门和一线部门,要从本质上领会科技创新的必要性,将理论和实践相结合,不断进行技术创新和工艺改进。此外,对于企业新入职的员工,还要做好新员工培训,使其在进入企业的第一天就树立科技创新的观念,以便在后续工作中将这一理念充分融入实际工作中,真正实现全员化科技创新。

4、加大煤炭工业科技投入

首先,国家应从财政拨给煤炭行业更多的资金,用于科研创新。对于重点创新项目和技术,国家应给予适当的优惠政策。其次,煤炭管理部门职能要逐步改变旧有的产权制度和分配制度,鼓励煤炭企业自主自发的加大科技方面的投入,逐步确立煤炭企业在科技创新中的主体地位。第三,地方政府要不断加大对煤炭工业的科技投入,重点扶持一些地方煤矿,鼓励其进行科技项目立项,加快企业技术创新步伐。具体的可以通过政府采购等形式加大对煤炭产业的科技投入,为煤炭企业提供更多的支持,促进地方煤炭工业的健康发展。第四,要充分利用金融渠道为科技项目融资。各级主管部门要制定相关政策,鼓励银行提高对煤炭企业商业性科技贷款额度,鼓励煤炭中小企业科技创新。

5、完善煤炭工业人才培养和激励体系

首先,要构建多元化的煤炭人才教育体系。国家有关方面要将高等教育与煤炭行业教育相结合,建立煤炭人才系统培养体系,强化煤炭职业教育,对煤炭高科技人才实行定向培养,具体的可以引进企业与高等院校联合办学的方式,对在校学生进行专业定向培养,为煤炭工业发展积蓄人才力量,此外,还有必要对在职人员进行长期全面的专业知识和业务技能培训,提高一线技术人员的综合水平。其次,要完善科技人才激励制度。基于目前煤炭高科技人员稀缺的现状,国家有关部门和煤炭企业人事部门应适当的指定相关激励政策,为高科技人才开辟绿色通道,并适当给予煤炭企业高科技人才以一定的经济补贴,从而提高其研究和工作的积极性。如:可以为科技人员提取省级科技开发项目经费的10%作为劳务费。其次,煤炭企业应通过激励政策提高职工创新的积极性,使其围绕提高生产效率、增强安全可靠程度、节能降耗等实际开展技术攻关,研发出能够直接应用于安全生产并产生经济和社会效益的科研成果,提高科技对企业效益的贡献率。此外,建立研发机构促进科技创新。要从多方面鼓励企业开展技术研发和课题攻关。首先,要鼓励大型煤炭企业建立独立的技术中心,鼓励一线生产单位建立技术研发机构,并且引导企业其他省市以及海外设立研发机构。而对于这些研发机构,国家可适当的给予补贴,以提高企业进行科技创新的积极性。

参考文献:

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[4]王学栋.依靠科技创新构建绿色煤炭工业体系[J].山西焦煤科技,2009;4

[5]陶风鸣.2007中国煤炭企业100强分析报告[R].北京:经济科学出版社,2008.

[6]陈玉和,李堂军,王亲华.中国矿区可持续发展战略的选择[J].能源技术与管理,2007;5

[7]杜晓荣.企业发展循环经济的经济学分析[J].中国流通经济,2007;1O

[8]孟凡生.煤矿开采环境影响评价中地下水问题探析[J].地下水,2007;01

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关键词：煤矿掘进；自动化系统；模型；关键技术

我国煤矿工业已处在世界先进水平行列，所具备的矿井开采作业能力已达到日产万吨，装备千万吨。而目前存在的主要问题在于掘进技术满足不了综采作业的要求，造成“采”和“掘”的不平衡发展，从而阻碍了煤矿生产的发展。同时，煤矿开采生产环境差，部分安全措施不到位，具有较大的事故风险。对于煤矿掘进截割自动化技术的研究，有利于我国煤炭资源开采率的提高，并为其安全作业提供了技术和设备的保障。

1、煤巷掘进技术自动化控制分析

煤巷掘进技术自动化控制是个系统的整体的复杂的研究课题。以掘进煤巷为控制对象，输入煤壁，以煤巷和原煤为输出。同时由于割煤、运输、支护以及通风、排水、供电、勘探、管理、监测、定位等工序所产生的许多以不同方式存在的信号，如可测量可控制，又或可测量不可控制等方式。图1为煤炭掘进工作面系统图。

图1 煤巷掘进工作面系统图

2、煤矿掘进自动化技术适用范围分析

我国煤矿分部的实际情况，包括煤层贮存条件的复杂性、多样性，决定了以单巷掘进为主的巷道掘进方式。煤矿掘进自动化技术主要设备有悬臂式掘进机、转载机、可伸缩带式输送机(或刮板输送机)、单体锚杆钻机、通风除尘等。悬臂式掘进机主要作用包括割煤、采煤以及装煤，是这掘进自动化技术控制的关键。因此以悬臂式掘进机为主要研究内容，对于掘进自动化技术的推广有不可替代的作用。同时根据工作环境的要求，掘进支护一般采用锚杆锚网联合支护的方式，因此如何将掘进和支护进行正确的链接和配套也是一个重要的问题。因此可以按照工程结构将煤矿掘进工作面系统分为一定的控制分系统，从而确定掘进技术自动化系统的范围，如图2 所示。

图2 煤巷掘进技术自动化范围

3、掘进技术自动化

通过对煤巷掘进技术系统和自动化范围的分析，只有进行平行地、自动地掘进和支护作业，连续的原煤和材料运输作业，智能化的安全保障系统作业，才能实现掘进技术的自动化。从而使掘进技术系统稳定安全高效的运行，每个环节相互联系、配合、促进以及协调。

4、自动化技术分析

通过上述问题的分析可以知道，掘进技术自动化控制的实现要求不断地技术创新，主要包括以下几个关键技术的解决：

4.1、掘锚机组技术的自动化

煤矿巷道的掘进和支护是煤矿开采施工的关键环节，受作业环境及地质条件的限制，只有研究出适合我国煤矿开采实际情况的掘锚联合机组自动化技术，才能真正实现掘进技术自动化。使掘、装、运、支自动化平行作业，既能实现快速掘进割煤，同时又能进行顶板和煤帮的支护。

4.1.1、掘进机控制技术的自动化

掘进机是煤巷掘进技术自动化最重要组成部分，适合我国煤矿实际需要的掘进机自动控制技术是实现掘进作业自动化的关键。掘进机自动控制主要包括掘进机的自主定位、自动截割、自动纠偏等，通过集成机械、液压、电子等技术，实现掘进机控制技术的自动化。

4.1.2、锚杆支护技术的自动化

采煤机械化程度的提高和重型设备的应用、工作面产量的增加以及瓦斯涌出量的增大，对于回采巷道断面及其维护作业的要求也随之增大。大断面煤巷具有跨度较大，断面又多为矩形，两帮及顶板也多为煤层，且围岩强度低，受力复杂等特点，这些因素对于煤巷的稳定性有很大的影响。而大断面煤巷围岩变形量及破裂范围都较大，支护作业困难。因此对于大断面煤巷围岩稳定性原理及控制技术的研究，对于实现锚杆支护技术的自动化尤为重要，并为其提供准确的参考数据。根据支护参数和支护要求研制前配套锚杆钻臂自动控制系统，与掘进机结构合理配套，实现快速临时支护、锚杆锚索永久支护的自动化。

4.2、运输技术的自动化

当前煤壁的输入，煤巷及原煤的输出利用的是皮带集中控制系统。而为了适应煤矿掘进技术的自动化要求，煤巷的维护将消耗更多的支护材料，工作量也随之增大。通过对运输胶带的改善，利用底带进行材料的运输，从而实现掘进输入输出技术的自动化。

4.3、安全保障监控技术的自动化

环境和机械设备是煤巷掘进安全保障的两个主要内容，利用监控设备对环境因素，如煤尘、瓦斯、震动等进行监控；而对于机械设备工作状况的监控是通过设备自身装载的传感器来进行的。

4.4、信息传输技术的自动化

对于各种煤矿掘进信息（控制指令、设备情况、环境指标等）的传输应快速、精确、及时，而矿井自然环境差，地下情况复杂，利用支持PPPoE技术的网关，通过实时环网交换机将各种信息接入工业以太环网，实现信息传输自动化。

5、结语

综上所述，首先应综合分析掘进的煤巷，从而了解掘进作业自动化控制系统的组成，确定自动化控制参数。其次要确定掘进技术自动化控制的范围。最后根据掘进自动化技术控制要求，解决自动化控制所需关键技术的创新。

参考文献:

［1］方新秋，何杰，郭敏江，张斌. 煤矿无人工作面开采技术研究［J］. 科技导报，2008(9).

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引言

我国自造的煤矿机电一体化设备都具有智能化、程序化、信息化的特点，以及设备体积小、操作、维护方便、保护齐全、性能可靠等优点。从1970年我国自行设计制造和装备的第一套综合机械化采煤工作面在大同矿务局试验起，我国的机电一体化技术开始萌芽。到上世纪80年代后期，我国综合机械化采煤取得了空前的发展，大大推动了我国的煤矿机电一体化技术的进程，采煤机已由液压牵引向电牵引发展。到了上个世纪90年代中期，在原有的研究成果上，又开展了采运支机械微机监控、故障诊断的研究和支架电液微机技术应用的研究，并研发了大功率电牵引采煤机。而进入21世纪后，我国煤矿机电一体化技术的研究和应用领域均有重大突破，在煤矿安全生产监控、大型固定设备的后备保护等方面已取得了喜人的成绩。然而，与国外的先进采煤国家相比，我国的煤矿机电一体化技术发展尚有一定差距，并且煤炭工业相对机械、电子、航天、轻纺、化工、铁道、冶金等行业起步晚基础薄弱，在开发水平、应用范围、投资规模、技术人才和管理水平方面均有较大差距。

1机电一体化技术的应用实践

1.1矿井安全生产监测监控系统中的应用？矿井安全生产监控系统是最能体现煤矿机电一体化的技术之一。我国监测监控技术应用较晚，20世纪80年代初，原国家煤炭部组织了对国外煤矿监控技术进行大规模的考察和引进工作，此举大大促进了国内监控技术的发展。先后从波兰、法国、德国、英国和美国等引进了一批安全监控系统（如DAN6400、TF200、MINOS和Senturion-200），在部分煤矿中应用；在引进的同时，通过消化、吸收并结合我国煤矿的实际情况，研制出KJ2，KJ4等系统并通过了鉴定。20世纪90年代以来，紧跟世界监测监控系统的发展潮流，我国自行研制开发出了一批具有世界先进水平的监控系统，如煤炭科学研究总院重庆分院的KJ90系统、煤炭科学研究总院常州自动化研究所的KJ95系统等，它们的主要特点是：测控分站的智能化水平进一步提高；具有网络连接功能；系统软件采用了Windows操作系统。同时，在“以风定产，先抽后采，监测监控”12字方针和煤矿安全规程有关条款指导下，规定了我国各大、中、小煤矿的高瓦斯或瓦斯突出矿井必须装备矿井监测监控系统。自此，大大小小的系统生产厂家如雨后春笋般的不断出现，不仅为各煤矿提供了更多的选择机会，且促进了各厂家在市场竞争条件下不断提高产品质量和服务意识。经过多年的实践表明，安全监测监控系统为煤矿安全生产和管理起到了十分重要的作用。

对我国现有煤矿监测监控系统及配套传感器等设备的现场应用效果进行综合评价，煤炭科学研究总院重庆分院的KJ90、天地科技股份公司常州自动化分公司的KJ95、煤炭科学研究总院抚顺分院的KJF2000和北京瑞赛公司的KJ4，KJ2000等系统无论在软硬件功能、稳定性和可靠性、专业技术服务能力、企业性质和生产规模等方面基本代表了我国煤矿监测监控系统的技术水平。

1.2矿井提升机中的应用矿井提升机是一种实现机电一体化较好的矿山大型设备，全数字化，交、直流提升机。特别是内装式提升机，从结构上将滚筒和驱动合为一个整体，大大简化了机械结构，是典型的机电一体化设备，充分体现了机械-电力电子-计算机-自动控制的综合体。全数字提升机高度可靠，具有可重复性故障寻址、完整的诊断设施和自诊断功能，以及简单而快速的通信功能；它采用总线方式，大大简化电气安装；硬件配置简单，互相兼容，零备件少；可以方便地实现软启动、软件控制和改变瞬间加速度。提升机由于采用了计算机技术，其安全保护系统更为完善。该系统的主要特点是：采用两台计算机装置，每台都有自己独立的测量、传感装置和数据处理系统。这两台计算机同步工作，互相检测，互为备用，对提升行程实现直接测量和间接测量容器位置相结合的方式，对两者进行比较、校正，实现行程自动控制。由于采用了计算机对安全回路、制动回路、电源和驱动回路进行实时检测，实现故障记忆，因此极大地提高了提升机安全性能。

1.3井下带式输送机中的应用在我国“八五”计划期间，通过国家一条龙“日产万吨综采设备”项目的实施，极大地提高了带式输送机的技术水平，煤矿井下用大功率、长距离带式输送机的关键技术研究和新产品的研发也取得了很大的进步。如大倾角长距离带式输送机成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机等均填补了国内此项技术的空白，并对带式输送机的关键技术及其主要元部件进行了理论研究和产品开发，成功的研制了多种软起动和制动装置以及以PLC为核心的可编程电控装置、驱动系统采用调速型液力偶合器和行星齿轮减速器，目前我国已经自行生产制造了多个品种和多种类型的带式输送机。

2结束语

随着煤矿生产不断向深部水平发展，对控制水平和规模的要求越来越高，从而又加速了机电一体化技术的发展和进步，目前各种高新技术的发展，如？网络、光纤、人工智能及生物工程等高新技术已渗入到机电一体化技术之中，使机电一体化产品功能更强大、性能更优越，使机电一体化产品功能越来越强，智能化程度也越来越高，因此采用新的机电一体化技术装备的煤矿，能够使企业获得更加显著的技术、经济和社会效益，这也是一个煤矿企业循环促进不断发展的过程。

参考文献：

[1]张莉.机电一体化技术在煤矿中的应用[J].山西煤炭干部管理学院学报.2007.（1）：88.

[2]文广.机电一体化技术在钢铁企业的应用与展望[J].机械.2003.30（1）：62～64.

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关键词:煤矿;开采;长臂;绿色

中图分类号:TD8

文献标识码:A

目前,我国的自主采煤技术水平仍然较低,技术装备较差,制造技术落后与国外同行业相比,在机电一体化、智能化、自动化的控制技术,产品可靠性技术,数字集成技术与计算机辅助设计技术,仍然存在较大差距。

因此,采煤技术,尤其是采煤方法和工艺的进步和完善始终是采矿学科发展的主题。采煤工艺的发展将带动煤炭开采各环节的变革,现代采煤工艺的发展方向是高产、高效、高安全性和高可靠性,基本途径是使采煤技术与现代高新技术相结合,研究开发强力、高效、安全、可靠、耐用、智能化的采煤设备和生产监控系统,改进和完善采煤工艺。在发展现代采煤工艺的同时,继续发展多层次、多样化的采煤工艺,建立具有中国特色的采煤工艺理论。

一、我国煤矿开采技术分析

(一)巷道优化开采技术,实行全煤巷布置单一煤层开采,矸石基本不运出地面,生产系统大大简化,分别实现无轨胶轮、单轨吊辅助运输一条龙,从井口直达工作面,同时实现了综采与综掘同步发展,生产效率大幅提高的经验的同时,重点研究高产高效矿井开拓部署与巷道布置系统的优化,简化巷道布置,优化采区及工作面参数,研究单一煤层集中开拓,集中准备、集中回采的关键技术,大幅度降低岩巷掘进率,多开煤巷,减少出矸率;研究矸石在井下直接处理、作为充填材料的技术,既是减少污染的一项有力措施,又简化了生产系统,有利于高产高效集中化开采,应加紧研究。

(二)支护质量与顶板动态监测技术,在总结缓倾斜中厚长壁工作面开展支护质量与顶板动态监测方面,应进一步在坚硬顶板、破碎顶板、急倾斜、放顶煤工作面开展支护质量与顶板动态监测,同时应不断完善现有的监测技术,发展智能化监测系统,改进监测仪表,使监测仪表向直观、轻便、小型化方向发展。研究开发新型的支护设备。

(三)浅埋深、硬顶板、硬煤层高效综采技术,所谓高效综采技术,是以提高工作面单产和生产集中化为核心,以提高效率和经济效益为目标,研究开发各种条件下的高效能、高可靠性的采煤装备和工艺,简单、高效、可靠的生产系统和开采布置,生产过程监控与科学管理等相互配套的成套开采技术,发展各种矿井煤层条件下的采煤机械化,进一步改进工艺和装备,提高应用水平和扩大应用范围,提高采煤机械化的程度和水平。浅埋深、硬顶板、硬煤层高效综采技术则主要解决以下几个问题:

1　定向水力压裂、倾斜深孔爆破等顶板快速处理技术,使直接顶能随采随冒,提高顶煤回收率,且基本顶能按一定步距垮落,既有利于顶煤破碎,又保证工作面的安全生产。

2　硬厚顶煤控制技术,研究开发埋深浅、支承压力小条件硬厚顶煤的快速处理技术,包括高压注水压裂技术和顶煤深孔预爆理技术,使顶煤体能随采随冒,提高其回收率。

3　顶煤冒放性差、块度大的综放开采成套设备配套技术,研制既有利于顶煤破碎和顶板控制,又有利于放顶煤的新型液压支架,合理确定后部输送机能力。

(四)深矿井开采技术,深矿井开采的关键技术是:煤层开采的矿压控制、冲击地压防治、瓦斯和热害治理及深井通风、井巷布置等;需要攻关研究的是:深井围岩状态和应力场及分布状态的特征;深井作业场所工作环境的变化;深井巷道快速掘进与支护技术与装备;深井冲击地压防治技术与监测监控技术;深矿井高产高效开采有关配套技术;深矿井开采热害治理技术与装备。

(五)采场围岩控制技术:

1　放顶煤开采的岩层和支架,围岩相互作用原理,研究放顶煤开采力学模型、围岩应力、顶煤破碎机理、支架,顶煤,直接顶,基本顶相互作用关系;运用离散元等方法研究顶煤放落规律,提出放煤优化准则和提高顶煤回收率的途径。

2　完善采场围岩控制理论,以科学合理、优化高效的岩层控制技术来保证开采活动得安全、高效、低成本为目标,深入总结我国几十年的矿山压力研究成果以理论分析、现代数学力学和实测法相结合,运用先进的计算机技术,深入研究各种煤层地质及开采条件,如急倾斜、大采高、大采深采场矿山压力显现规律及围岩破坏与平衡机理,不断完善采场围岩控制技术。

3　研究坚硬顶板与破碎顶板条件下应用高技术低成本岩层控制技术,目前,由于应用高压注水、深孔预裂爆理坚硬顶板和应用化学加固技术存在工艺复杂、成本高的问题,因而需要进一步研究开发新技术、新工艺、新材料来解决这些问题。

(六)长壁开采技术,针对缓倾斜薄煤层,应主要研究开发:体积小、功率大、高可靠性的薄煤层采煤机、刨煤机;研制适合刨煤机综采的液压支架;研究开发薄煤层工作面的总体配套技术和高效开采技术。针对缓倾斜厚煤层,应进一步加强完善支架结构及强度,加强支架防倒、防滑、防止顶梁焊缝开裂和四连杆变形、防止严重损坏千斤顶措施等的研究,提高支架的可靠性,缩小其与中厚煤层高产高效指标的差距。

(七)绿色开采技术,煤矿绿色开采以及相应的绿色开采技术,基本出发点是防止或尽可能减轻开采煤炭对环境和其他资源的不良影响;目标是取得最佳的经济效益和社会效益。绿色开采技术主要包括以下内容;水资源保护,形成“保水开采”技术;土地与建筑物保护,形成离层注浆、充填与条带开采技术;瓦斯抽放,形成“煤与瓦斯共采”技术;煤层巷道支护技术与减少歼石排放技术;地下气化技术。